Механика материалов - Зозуля В.В.
ISBN 966-610-055-Х
Скачать (прямая ссылка):
прочность, жесткость и устойчивость.
Прочностью называется способность конструкции и ее элементов выдерживать
определенную нагрузку не разрушаясь. Под жесткостью понимается
способность конструкции и ее элементов при действии нагрузок заданной
величины изменять свою форму и размеры в допускаемых пределах, не
нарушающих ее нормальную работу. Устойчивость - это способность
конструкции сохранять первоначальную форму упругого равновесия. Упругая
конструкция находится в устойчивом состоянии, если, будучи выведенной из
этого состояния какими-либо воздействиями, возвращается в него после
устранения этих воздействий. Изменение первоначальной формы упругого
равновесия называется потерей устойчивости.
Механика материалов - наука разрабатывающая инженерные методы расчета на
прочность жесткость и устойчивость, на основании которых устанавливаются
рациональные формы и размеры элементов машин и сооружений, обеспечивающие
их надежность и экономичность.
Следует заметить, что принципы и методы этих расчетов разрабатываются
также в ряде других наук, таких как: механика твердого деформируемого
тела, теория упругости, строительная механика, теория пластичности,
теория ползучести, механика разрушения и др.
Механика материалов - наука экспериментально-теоре-тическая и отличается
от других наук этого цикла тем, что использует упрощающие гипотезы и
простой математический аппарат. Решения задач, полученных методами
механики материалов, как правило,
12
выражаются в виде простых формул, удобных для практического
использования.
Результаты, полученные в механике материалов, широко используются во всех
областях техники, где существенными являются надежность и экономичность
конструкций. Вместе с тем, следует иметь в виду, что эти результаты
являются приближенными и имеют ограниченную область применения. Более
точные решения, имеющие более широкую область применения, могут быть
найдены методами механики твердого деформируемого тела.
Необоснованный расчетами выбор размеров конструкции приводит к увеличению
ее веса, нерациональному использованию материалов и повышению стоимости
конструкции, или резко снижает ее надежность.
1.2 Краткая история развития науки о механике материалов
Механика материалов, как и любая другая наука, имеет свою историю, начала
которой уходят в глубь веков. Строители древних сооружений, опираясь на
интуицию и опыт предшественников, иногда выбирали формы и размеры
сооружений настолько удачно, что даже в наше время их творения вызывают
удивление и восхищение. Однако во многих случаях возводимые ими
сооружения оказывались либо излишне массивными, либо недостаточно
прочными.
Основным правилом в то время при выборе размеров новых конструкций было
правило геометрического подобия, согласно которому все размеры
конструкции увеличивались в одинаковой пропорции.
Долгое время знания о прочности конструкций и сооружений приобретались
интуитивно, передавались из поколения в поколение, как секреты мастерства
и относились скорее к области искусства, а не науки.
Впервые научный подход к проблемам прочности конструкций применил великий
представитель Эпохи Возрождения: художник, математик, механик и инженер
Леонардо да Винчи (1452-1519). Он проводил опыты по определению прочности
строительных материалов, исследовал сопротивление балок изгибу и изучал
несущую способность колонн. Однако свои исследования он не опубликовал и
они остались неизвестными следующим поколениям ученых и инженеров.
13
Поэтому, возникновение науки о механике материалов связывают с именем
знаменитого итальянского ученого Галилео Галилея (1564-1642), издавшего в
1638г. книгу "Беседы и математические доказательства, касающиеся двух
новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению". Часть
этой книги, посвященная механическим свойствам строительных материалов и
исследованию прочности балок. Она является первым печатным трудом в
области механики материалов и механики упругих тел.
Следующим шагом в развитии науки о прочности было открытие английским
ученым Робертом Гуком (1635-1703) линейной зависимости между нагрузкой и
деформацией - основного закона деформирования упругих тел. В 1676 году он
опубликовал работу "0 восстановительной способности или об упругости",
которая содержала описание ряда опытов с упругими телами. В этой книге
закон упругости был сформулирован так "Каково удлинение, такова и сила".
Современная форма закону Гука была придана Томасом Юнгом (1773-1829).
Вместо абсолютных величин (сила и удлинение), он ввел относительные
(напряжение и деформация). Тогда оказалось, что коэффициент
пропорциональности между напряжениями и относительными удлинениями, т.е.
модуль Юнга в законе Гука является постоянной материала, а не конструкции
и характеризуемого жесткость. В начале XIX века широкую известность
получают работы французского ученого Луи Навье (1785-1836), издавшего в
1830г. первый учебник по механике материалов. Большой вклад в развитие
